DE69123270T2

DE69123270T2 - Verfahren und Gerät für spezielle Videoeffekte

Info

Publication number: DE69123270T2
Application number: DE69123270T
Authority: DE
Inventors: Thomas T Milam; Alfred J Rocco
Original assignee: Grass Valley Group Inc
Current assignee: Grass Valley Group Inc
Priority date: 1990-03-05
Filing date: 1991-03-04
Publication date: 1997-05-22
Anticipated expiration: 2011-03-05
Also published as: EP0446000A2; DE69123270D1; EP0446000B1; EP0446000A3; JP2775119B2; JPH04249988A; US5031043A

Description

Allgemeiner Stand der Technik

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verarbeitung eines Videosignals.
Figur 1 veranschaulicht in Blockform eine kennzeichnende Anordnung einer Videoproduktionseinrichtung. Bei der Produktion einer Fernsehnachrichtensendung sieht die Kamera 2 ein Vollbild-Videosignal VCAM vor, das ein Bild eines Nachrichtensprechers 4 (Figur 2A) vor einem Hintergrund 6 darstellt. Ein Chroma-Keyer 8 erzeugt ein Chroma-Key-Signal KCRM, das einen Bildbereich definiert, der eine bestimmte Farbe aufweist, wie etwa ein gesättigtes blau. Für Punkte, die die ausgewählte Farbe aufweisen, ist das Signal KCRM hoch, wohingegen es für Punkte, die nicht die ausgewählte Farbe aufweisen, niedrig ist. Normalerweise handelt es sich bei dem einzigen Abschnitt des Bilds mit der ausgewählten Farbe um ein Feld 12 des Hintergrunds 6.
Ein Zeichengenerator 10 sieht ein Vollbild-Videosignal VCHR vor, das ein Bild eines Inserts darstellt, das den Titel des Programms aufweist (Figur 2B), sowie ein begleitendes Key- Signal KCHR, das die Begrenzungen der Zeichen definiert. Das Key-Signal ist für Punkte bzw. Stellen innerhalb der Begrenzungen der Zeichen aus Figur 2B hoch, während es für außerhalb dieser Begrenzungen liegende Punkte niedrig ist. Das Videosignal VCHR und das Key-Signal KCHR werden durch einen Umschalter 14 ausgewählt und einer digitalen Bildeffektevorrichtung 18 zugeführt, die das Bild räumlich transformiert (komprimiert und übersetzt). Die Bedienungsperson kann zum Beispiel dafür sorgen, daß die Vorrichtung 18 das Bild auf die Größe des Felds 12 komprimiert und es an der gleichen Position des Rasters wie das Feld 12 positioniert. Die Vorrichtung 18 verarbeitet das Key-Signal KCHR im wesentlichen auf die gleiche Weise wie das Videosignal VCHR. Das von der Vorrichtung 18 vorgesehene Füllvideosignal VFIL wird mit dem Kamerasignal VCAM in einem Multiplizierer 22 verknüpft, der unter der Steuerung des komprimierten und übersetzten Key- Signals KFIL betrieben wird. Auf diese Weise wird an dem Ausgang des Multiplizierers ein Videosignal VOUT erzeugt, das das in der Figur 2C abgebildete Bild darstellt.
Es ist üblich, daß von dem Bild des Nachrichtensprechers ein Schnitt auf ein Zielbild erfolgt, das eine bestimmte Beziehung zu den Ereignissen aufweist, über die der Nachrichtensprecher berichtet, wobei das Bild zum Beispiel den Start eines Raumfahrzeugs darstellen kann, wie dies in Figur 2D abgebildet ist. Für die Erzeugung eines ruckfreien Übergangs von einem Bild zu dem anderen kann das Zielbild kurz an Stelle des Inserts in dem Feldbereich des Hintergrunds dargestellt werden (Figur 2E). Das Zielbild wird durch ein Videosignal VVTR dargestellt, das durch ein Bildbandgerät 26 vorgesehen wird. Der Umschalter 14 wählt das Videosignal VVTR und das Key-Signal KCRM aus. Die Vorrichtung 18 komprimiert und übersetzt das durch das Signal VVTR dargestellte Bild, so daß dieses in den durch das Key-Signal KCRM dargestellten Bereich paßt, und wobei das durch das Videosignal VVTR dargestellte Bild in dem Feldbereich des Hintergrunds erscheint. Danach vergrößert die Bildeffektevorrichtung 18 das kombinierte bzw. verknüpfte Bild und verschiebt es derart, daß das durch das Videosignal VVTR dargestellte Bild das gesamte Raster belegt.
Für die Verwirklichtung der vorstehend beschriebenen Effekte ist es erforderlich, daß die digitale Bildeffektevorrichtung 18 zwei digitale Verarbeitungskanäle aufweist. Ein Kanal verarbeitet das Videosignal und der andere Kanal verarbeitet das Key-Signal.
Die Vorrichtung DPM 100 Digital Video Effects Generator der Grass Valley Group kann für die Durchführung einer räumlichen Transformation eines durch ein Videosignal dargestellten Bilds verwendet werden. Die wesentlichen Funktionsblöcke der Vorrichtung DPM 100 umfassen einen Luminanz-Keyer 32, d.h. einen Keyer, der abhängig von dem Pegel des von dem Keyer empfangenen Videosignals ein Key-Signal erzeugt, sowie einen digitalen Bildmanipulator 34, der gemäß der Darstellung aus Figur 3 angeordnet ist. Die einfachste Ausführung der Vorrichtung DPM 100 umfaßt einen einzelnen digitalen Verarbeitungskanal und ist so konstruiert, daß sie nur ein Videosignal und kein Key-Signal empfängt, wobei das Key-Signal das Ausgangs-Videosignal begleitet, das durch den Luminanz- Keyer 32 vorgesehen wird. Ein Luminanz-Keyer kann dann vollständig zufriedenstellende Ergebnisse liefern, wenn eine deutliche Differenz zwischen den Luminanzpegeln existiert, wie zum Beispiel zwischen den Vordergrund- und Hintergrundabschnitten des Bilds. Wenn der Luminanz-Keyer 32 der Vorrichtung DPM 100 jedoch das von dem Zeichengenerator 10 vorgesehene Signal VCHR empfangen hat, so kann es sein, daß das durch den Luminanz-Keyer erzeugte Key-Signal, die Grenzen bzw. Begrenzungen der Zeichen nicht deutlich definiert bzw. begrenzt, da die Differenz bzw. der Unterschied zwischen dem Luminanzpegel der Zeichen und dem Luminanzpegel des Hintergrunds nicht besonders groß ist. Somit kann die Vorrichtung DPM 100 in der Anordnung aus Figur 1 nicht als digitale Bildeffektevorrichtung 18 verwendet werden.
In US-A-4.774.507 wird ein Trickeffektesystem offenbart, bei dem ein Videosignal durch ein Key-Signal modifiziert wird. Das Key-Signal weist in diesem Bezugsdokument einen Signalpegel von "0" oder "1" auf, und wenn der Pegel bzw. der Wert des Key- Signals "0" ist, wird kein Videosignal ausgegeben. Wenn der Wert des Key-Signals hingegen "1" ist, so wird das Videosignal unverändert ausgegeben, vorausgesetzt, daß das Signal über einem Schwarzwertpegel liegt. Die Bedingung eines Schwarzwertpegels weist den Nachteil auf, daß Low-Level-Details verloren gehen.

Zusammenfassung der Erfindung

Vorgesehen ist gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung zur Verarbeitung eines Videosignals gemäß dem gegenständlichen Anspruch 1.
Vorgesehen ist gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Videoproduktionsvorrichtung gemäß dem gegenständlichen Anspruch 8.
Vorgesehen ist gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Verarbeitung eines Videosignals gemäß dem gegenständlichen Anspruch 16.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung und zur Veranschaulichung der Ausführbarkeit dieser, wird nachstehend durch Beispiele bezug auf die beigefügten Zeichnungen genommen. Es zeigen:
Figur 1 ein schematisches Blockdiagramm, das eine kennzeichnende Anordnung einer Videoproduktionseinrichtung bildet;
die Figuren 2A-2E Bilder, die bei der Produktion eines Fernsehnachrichtenprogramms kennzeichnenderweise auftreten;
Figur 4 ein schematisches Blockdiagramm einer digitalen Luminanz-Bildeffektevorrichtung;
Figur 4 ein schematisches Blockdiagramm einer Anordnung einer erfindungsgemäßen Videoproduktionseinrichtung; und
die Figuren 5A-5D Signale, die beim Einsatz der Anordnung aus Figur 4 kennzeichnenderweise auftreten.
In den verschiedenen Figuren werden gleiche Komponenten durch die gleichen Bezugsziffern bezeichnet, wobei die mit Strichindex versehenen Bezugsziffern Komponenten bezeichnen, die ähnliche Funktionen aufweisen, wie die Komponenten, die die entsprechenden Bezugsziffern ohne Strichindex aufweisen.

Genaue Beschreibung

Die Vorrichtung aus Figur 4 umfaßt einen Multiplizierer 40, der drei Vollbildsignale empfängt, d.h. ein Videosignal V1 und ein Key-Signal K1 von dem Umschalter 14 sowie ein Super-Black- Signal SB von einem Meßsender 44. Die drei Signale werden synchronisiert, wobei jedes Signal ein Austastintervall und ein aktives Bildintervall aufweist. Gemäß der NTSC-Norm liegt der Pegel des Signals V1 während dem aktiven Bildintervall im Bereich von +4 IRE bis +120 IRE. Das Signal SB weist während dem gesamten aktiven Bildintervall einen konstanten Pegel auf, wobei dieser Pegel so ausgewählt wird, daß er unterhalb des Bereichs eines Videosignals liegt, das während dem aktiven Bildintervall vorkommt, und oberhalb des Pegelbereichs, auf den ein Amplitudensieb anspricht. Das Signal SB ist während dem aktiven Bildintervall kennzeichnenderweise auf 0 IRE-Einheiten fixiert. Das Key-Signal K1 wird zur Unterscheidung zwischen den ersten und zweiten Bereichen des Videoteilbilds verwendet. Das Key-Signal ist für Punkte innerhalb des ersten Bereichs hoch und für Punkte innerhalb des zweiten Bereichs niedrig. Wenn der Umschalter 14 den Zeichengenerator 10 auswählt, definiert das Key-Signal die Begrenzungen der Zeichen, wie dies etwa in Figur 2B dargestellt ist.
Das Key-Signal K1 steuert die Funktionsweise des Multiplizierers 40, so daß es sich für Punkte innerhalb des obengenannten ersten Bereichs bei dem Ausgangssignal V2 des Multiplizierers 40 um das Signal V1 handelt, wobei es sich für Punkte innerhalb des zweiten Bereichs um das Signal SB handelt. Für die durch die Figur 2 dargestellten Signale kann das Signal V2 demgemäß durch Figur 5A dargestellt werden, wobei die diagonale Schattierung Super-Black entspricht. Somit umfaßt das Signal V2 sowohl Videoinformationen als auch Key-Informationen.
Das Vollbild-Videosignal V2 wird ohne begleitendes Key-Signal einer digitalen Bildeffektevorrichtung 18' zugeführt, die einen Bildmanipulator 46 und einen Luminanz-Keyer 48 aufweist. Der Bildmanipulator 46 führt eine räumliche Transformation des Videosignals V2 durch, so daß ein Videosignal V3 erzeugt wird. Die Transformation kann eine Veränderung der Größe (Vergrößerung oder Verkleinerung), eine Translation, eine Rotation oder eine Kombination dieser Möglichkeiten umfassen. Das Videosignal V3 weist die transformierten Key-Informationen auf, da die Key-Informationen in dem Videosignal V2 vorhanden sind. Das Videosignal V3 wird dem Luminanz-Keyer 48 zugeführt. Der Keyer 48 leitet das Videosignal V3 unverändert weiter und erzeugt als Reaktion auf den Luminanzpegel des Videosignals ein Key-Signal K3. Der Bereich der Pegel, auf die der Luminanz- Keyer ansprechen kann, ist Teil des Pegelbereichs, den das Videosignal V3 in dem aktiven Bildintervall aufweisen kann, d.h. der Key-Pegel liegt im Bereich von +4 IRE-Einheiten bis +120 IRE-Einheiten. Demgemäß ist das Key-Signal K3 für all die Punkte niedrig, die dem durch das Key-Signal K1 definierten zweiten Bereich entsprechen, und wobei das Signal K3 bei entsprechender Auswahl des Key-Pegels für all die Punkte hoch ist, die dem durch das Key-Signal K1 definierten ersten Bereich entsprechen. Auf diese Weise werden die in dem Signal V3 vorhandenen Key-Informationen abgerufen. Das Signal K3 kann durch Figur 5B dargestellt werden, wobei die vertikale Schattierung einen hohen Wert und die horizontale Schattierung einen niedrigen Wert darstellen. Das Videosignal V3 und das Key-Signal K3 werden einem Multiplizierer 22 zugeführt, der, gesteuert durch das Key-Signal K3, die Videosignale VCAM und V3 miteinander verknüpft, so daß ein Ausgangs-Videosignal V4 erzeugt wird.
Aufgrund der Tatsache, daß das Signal V2 sowohl Videoinformationen als auch Key-Informationen aufweist, setzt der Bildmanipulator 46 für die Transformation der Videoinformationen und der Key-Informationen nur einen einzigen digitalen Verarbeitungskanal voraus. Somit kann die Effektevorrichtung 18' durch die Vorrichtung DPM 100 realisiert werden.
Wenn der Umschalter 14 VTR 26 auswählt, würde das Key-Signal K1 kennzeichnenderweise eine rechteckige Begrenzung definieren. Diese kann etwa einem Feld 12 entsprechen. Jedoch muß das Key- Signal, das dann verwendet wird, wenn der Umschalter 14 VTR 26 auswählt, nicht durch den Chroma-Keyer 8 vorgesehen werden, sondern es kann auch von einer anderen Quelle abgeleitet werden, so daß die Größe und die Position der Begrenzung benutzergesteuert werden können. Die rechteckige Begrenzung kann mit der Begrenzung des aktiven Bildbereichs zusammenfallen, wobei das Signal V2 in diesem Fall dem Signal V1 entspricht, und wobei der Luminanz-Keyer 48 so eingestellt wird, daß der Key-Pegel gerade unterhalb des normalen Bereichs der Bildamplituden liegt. Folglich ist das Signal K3 für den gesamten aktiven Bildbereich hoch. Wenn das Key-Signal K1 andererseits jedoch einen Bereich definiert, der kleiner ist als der aktive Bildbereich des Signals V1, wie dies etwa durch die Begrenzung 54 aus Figur 5C dargestellt ist, so entspricht das Signal V2 dem Signal V1 für die Punkte, die sich innerhalb der Begrenzung befinden, und wobei es für die Punkte außerhalb dieses Bereichs Super-Black entspricht, wie dies in Figur 5D dargestellt ist. Das Key-Signal K3 definiert dabei die gleiche Begrenzung wie das Key-Signal K1.
Hiermit wird festgestellt, daß die vorliegende Erfindung nicht durch das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel eingeschränkt wird, und daß verschiedene diesbezügliche Abänderungen möglich sind, ohne dabei vom Umfang der Erfindung gemäß der Definition in den anhängigen Ansprüchen abzuweichen. Die Erfindung ist zum Beispiel nicht auf den Keyer der externen Vorrichtung als Luminanz-Keyer begrenzt, vielmehr kann es sich um jeden Keyer handeln, der als Reaktion auf eine Kennlinie des Videosignals während dem aktiven Bildintervall funktionsfähig ist.

Claims

1. Vorrichtung zur Verarbeitung eines Videosignals (V1) mit einem ausgewählten Bereich von Amplituden innerhalb des aktiven Bildintervalls, mit einer Key-Einrichtung (8, 10) zur Erzeugung eines Key-Signals (K1) und mit einer Selektoreinrichtung (40), die so verbunden ist, daß sie das Videosignal (V1) und das Key- Signal (K1) empfängt und ein Ausgangssignal (V2) vorsieht, das das Videosignal (V1) in dem aktiven Bildintervall abhängig von dem Pegel des Key-Signals (K1) modifiziert, gekennzeichnet durch eine Quelleneinrichtung (44) zur Erzeugung eines zweiten Signals (SB), das Super Black mit einer Amplitude darstellt, die außerhalb des ausgewählten Amplitudenbereichs des genannten Videosignals (V1) in dem aktiven Bildintervall liegt, und wobei die genannte Selektoreinrichtung (40) ferner so verbunden ist, daß sie eine Eingabe von der genannten Quelleneinrichtung (44) empfängt, wobei folgendes gilt:

(a) wenn sich das genannte Keysignal (K1) innerhalb eines ersten Bereichs befindet, sieht die genannte Selektoreinrichtung (40) das Videosignal (V1) als das genannte Ausgangssignal (V2) vor; und

(b) wenn sich das genannte Keysignal (K1) innerhalb eines zweiten Bereichs befindet, der den genannten ersten Bereich ausschließt, sieht die genannte Selektoreinrichtung (40) das genannte zweite Signal (SB) als das genannte Ausgangssignal (V2) vor.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die genannte Selektoreinrichtung (40) einen Multiplizierer zum Empfang des genannten Videosignals (V1), des genannten zweiten Signals (SB) und des genannten Key-Signals (K1) aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner mit einer Manipulatoreinrichtung (46) zur räumlichen Transformation des von der Selektoreinrichtung vorgesehenen Signals.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, ferner mit einem Keyer (48) zum Empfang des von der Manipulatoreinrichtung (46) vorgesehenen Signals (V3) und zur Erzeugung eines zweiten Keysignals (K3) als Reaktion darauf, wobei der Keyer auf den Pegel des Signals anspricht, das von der Manipulatoreinrichtung vorgesehen wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei es sich bei dem Keyer um einen Luminanz-Keyer (48) handelt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, ferner mit einer Kombinatoreinrichtung (22) zum Kombinieren des von der Manipulatoreinrichtung (48) vorgesehenen Signals mit einem weiteren Videosignal (VCAM) gemäß dem Wert des zweiten Key- Signals.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Kombinatoreinrichtung (22) einen Multiplizierer aufweist, der auf das zweite Key-Signal anspricht, um das von der Manipulatoreinrichtung (48) vorgesehene Signal auszuwählen, wenn sich der Wert des zweiten Key-Signals innerhalb eines ersten Wertebereichs des zweiten Key-Signals befindet, und wobei das weitere Videosignal ausgewählt wird, wenn sich der Wert des zweiten Key-Signals innerhalb eines zweiten Wertebereichs des zweiten Key-Signals befindet, wobei der genannte zweite Wertebereich des zweiten Key-Signals den genannten ersten Wertebereich des zweiten Key-Signals ausschließt.

8. Videoproduktionsvorrichtung zur Verarbeitung eines Videosignals, mit einer Einrichtung (10, 26) zur Erzeugung eines Videosignals (V1) mit einem ausgewählten Bereich von Amplituden innerhalb des aktiven Bildintervalls, mit einer Key- Einrichtung (8, 10) zur Erzeugung eines Key-Signals (K1) und mit einer Selektoreinrichtung (40), die so verbunden ist, daß sie das Videosignal (V1) und das Key-Signal (K1) empfängt und ein Ausgangssignal (V2) vorsieht, das das Videosignal (V1) in dem aktiven Bildintervall abhängig von dem Pegel des Key- Signals (K1) modifiziert, gekennzeichnet durch eine Quelleneinrichtung (44) zur Erzeugung eines zweiten Signals (SB), das Super Black mit einer Amplitude darstellt, die außerhalb des ausgewählten Amplitudenbereichs des genannten Videosignals (V1) in dem aktiven Bildintervall liegt, und wobei die genannte Selektoreinrichtung (40) ferner so verbunden ist, daß sie eine Eingabe von der genannten Quelleneinrichtung (44) empfängt, wobei folgendes gilt:

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Quelle des Videosignals mindestens zwei Videosignalquellen (10, 26) und einen Umschalter (14) umfaßt, wobei der Umschalter zur Auswahl einer der Videosignalquellen dient.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, ferner mit einer Manipulatoreinrichtung (46) zur räumlichen Transformation des von der Selektoreinrichtung (40) vorgesehenen Signals.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, ferner mit einem Keyer (48) zum Empfang des von der Manipulatoreinrichtung (46) vorgesehenen Signals und zur Erzeugung eines zweiten Keysignals (K3) als Reaktion darauf, wobei der Keyer auf den Pegel des Signals anspricht, das von der Manipulatoreinrichtung vorgesehen wird.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei es sich bei dem Keyer um einen Luminanz-Keyer handelt.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei es sich bei der Quelle des Videosignals um einen Zeichengenerator (10) handelt.

14. Vorrichtung nach Anspruch 11, ferner mit einer Kombinationseinrichtung (22) zur Kombination des von der Manipulatoreinrichtung (46) vorgesehenen Signals mit einem weiteren Videosignal gemäß dem Wert des zweiten Key-Signals.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei die Kombinatoreinrichtung einen Multiplizierer (22) aufweist, der auf das zweite Key-Signal anspricht, um das von der Manipulatoreinrichtung vorgesehene Signal auszuwählen, wenn sich der Wert des zweiten Key-Signals innerhalb eines ersten Wertebereichs des zweiten Key-Signals befindet, und wobei das weitere Videosignal ausgewählt wird, wenn sich der Wert des zweiten Key-Signals innerhalb eines zweiten Wertebereichs des zweiten Key-Signals befindet, wobei der genannte zweite Wertebereich des zweiten Key-Signals den genannten ersten Wertebereich des zweiten Key-Signals ausschließt.

16. Verfahren zur Verarbeitung eines Videosignals (V1) mit einem ausgewählten Bereich von Amplituden innerhalb des aktiven Bildintervalls, um ein Ausgangssignal (V2) vorzusehen, wobei das Verfahren die Erzeugung eines Key-Signals (K1) und die Auswahl des Videosignals (V1) oder eines anderen Signals umfaßt, wobei die genannte Auswahl auf dem genannten Key-Signal (K1) basiert, um das genannte Ausgangssignal (V2) vorzusehen, bei dem es sich um eine Modifikation des Videosignals (V1) in dem aktiven Bildintervall in Abhängigkeit von dem Pegel des Key-Signals (K1) handelt, gekennzeichnet durch die Erzeugung eines zweiten Signals (SB), das Super Black mit einer Amplitude darstellt, die außerhalb des ausgewählten Bereichs der genannten Amplituden des genannten Videosignals (V1) in dem aktiven Bildintervall liegt, und wobei die genannte Auswahl ferner die Auswahl umfaßt, so daß folgendes gilt:

(a) wenn sich das genannte Keysignal (K1) innerhalb eines ersten Bereichs befindet, sieht die genannte Auswahl das Videosignal als das genannte Ausgangssignal (V2) vor; und

(b) wenn sich das genannte Keysignal (K1) innerhalb eines zweiten Bereichs befindet, der den genannten ersten Bereich ausschließt, sieht die genannte Auswahl das genannte zweite Signal (SB) als das genannte Ausgangssignal (V2) vor.

17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei das Verfahren ferner die räumliche Transformation des Ausgangssignals umfaßt.

18. Verfahren nach Anspruch 17, wobei das Verfahren ferner den Empfang des transformierten Ausgangssignals und die Erzeugung eines zweiten Key-Signals als Reaktion auf den Pegel des transformierten Ausgangssignals umfaßt.

19. Verfahren nach Anspruch 18, wobei das Verfahren ferner die Kombination des transformierten Ausgangssignals mit einem weiteren Videosignal gemäß dem Wert des zweiten Key-Signals umfaßt.